人车路与环境系统仿真构架及实施策略研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
公路交通是由人车路与环境组成的复杂系统工程,设计方案受多种因素的影响,重大工程的设计失误将为国家带来巨大的经济损失,传统的设计评价往往仅侧重于公路基础设施本身并未将公路融入人车路与环境系统中去研究。公路设计质量的控制手段主要是依靠专家的经验、智慧与才能,很难对其做出客观全面的评价。本文结合公路设计特点和人车路与环境仿真技术,以解决上述问题为目标,提出了人车路与环境系统仿真技术的研究课题。
     本文从公路设计的需要和公路CAD软件的发展现状出发,首次提出人车路与环境仿真与设计协同的研究思路。分析了人车路与环境仿真技术在公路设计中的应用特点,研究了仿真系统与CAD系统之间对结构、功能、数据的相互需求,提出了基于数据文件和基于构件—软总线的人车路与环境仿真与设计协同框架,以适应公路CAD系统的发展现状,对人车路与环境仿真与设计的协同实现具有指导意义。
     针对人车路与环境系统的复杂特点,建立了人车路与环境时变特征模型,有效的实现了对仿真状态的描述。将人车路与环境仿真系统定位为混杂系统仿真,并从混杂系统和时变特征的角度讨论了人车路与环境仿真特点,提出了对仿真系统体系结构的要求,为仿真系统应用框架的建立奠定了基础。
     人车路与环境仿真系统开发原则和一体化方式研究中,首次将Multi—Agent的理论和方法引入人车路与环境仿真系统的开发过程。提出了基于Multi—Agent的人车路与环境一体化仿真框架,从软件框架的角度解决了仿真过程中高度交互性、智能性、自治性的问题,并对各Agent的基本结构、Agent的形式化描述、Multi—Agent的实现技术进行了深入研究。
     首次将Petri网应用于人车路与环境仿真系统中,建立了考虑时变特征的推广混合同步Petri网模型,从而解决了传统混合Petri网难以对时变状态进行描述等问题,对人车路与环境仿真系统的实现具有重要的理论价值。建立了人车路与环境仿真系统GHSPN模型,并研究了仿真系统时钟推进机制。
     从人车路与环境仿真系统的数据需求和体系结构出发,建立了适合人车路与环境仿真数据库的对象—关系数据模型,研究了其映射机制和实现方法。提出了
    
    基于COM的客户/服务器体系结构,从而保证了数据的易操作性、安全性和一致
    性。给出了实验框架和仿真模型的形式化描述,提出模块化建模的思路,并讨论
    了其实现策略。
Highway is a complex system engineering which consists of driver, vehicle, highway and environment. The highway design is affected by different kinds of factors. The unsuccessful design of an important engineering would bring a huge economical expense to our country. Now the way which can guarantee the quality of highway design depends on the experience of experts. So this way cannot evaluate the highway design scientifically. This paper, combining the characters of highway and simulation technology, puts forward a research project which is driver, vehicle, highway and environment simulation system in order to solve above issues.
    Based on the requirement of highway design and the development of highway CAD software, the idea of cooperating driver, vehicle, highway and environment simulation with design is first put forward. By analyzing applied characters of simulation in highway design and studying the requirements of structure, function and data, Cooperation frameworks based on data file and component-software bus are established which is important to develop a cooperation system.
    A time-changing characteristic model of driver, vehicle, highway and environment is established which is the basic work to express the simulation state and to organize the simulate flow. This paper defines the driver, vehicle, highway and environment simulation system as a hybrid system and analyses the simulation characters and the key technology from the point of view of the hybrid system and time-changing character. Further more the requirement of framework of simulation system is put forward by summarizing the characters of simulation system.
    Based on the characters of driver, vehicle, highway and environment simulation system, it is defined as the integrated simulation system and the principle of program and mode of integrated has been studied on. The theory and method of Multi-Agent is imported to system development so that it explores a new way to achieve the intelligent software. An integrated framework of driver, vehicle, highway and environment simulation system based on multi-agent is developed in order to conquer the problems of interactivity, intelligent and self-rule. The structure of agents and the
    
    
    
    achievement method of agents is studied which is important to finish the driver, vehicle, highway and environment simulation system.
    The idea of application of Petri net to organize the simulation procedure is proposed. Considering the time-changing character, a generalization hybrid Petri nets is established to solve the problem that the classic Petri net cannot express the time-changing state. Further more the general GHSPN model of driver, vehicle, highway and environment simulation system is established that is the basic work of detail Petri net establishment.
    By analyzing the requirement of simulation and the framework, an Object-Relational data model which adapts to driver, vehicle, highway and environment simulation is established and the mapping principle and achieving method is studied on. The Client/Server architecture based on COM is put forward which can guarantee the easy-management, safety and consistency of data. The formalization expresses of experiment framework and simulation model are built up.
引文
[1] 何江华著.计算机仿真导论.北京:科学出版社,2001
    [2] 康凤举主编.现代仿真技术与应用.北京:国防工业出版社,2001
    [3] 肖田元等编著.系统仿真导论.北京:清华大学出版社,2000
    [4] 王正中.复杂系统仿真方法与应用.计算机仿真,2001,18(1):3~6
    [5] PATH Publications. Computer Simulation Issue SmartPath Simulation. www.path.berkeley.edu/PATH/Intellimotion, 2002
    [6] ViaNova IT AS. Novaview VR. http://www.novapoint.com, 2002
    [7] DEAN L. SICKING, KING K. MAK. Improving Roadside Safety by Computer Simulation, Committee on Roadside Safety Features, A2AO
    [8] R. WADE ALLEN, PAUL S. FANCHER, JR. Simulation and Measurement of Driver and Vehicle Performance, Committee on Simulation and Measurement of Driver and Vehicle Performance, A3B06
    [9] 王福建,曾学贵,李方,邓学钧.三维表面模型在公路线形设计中的应用研究.中国公路学报,1998,11(3):17~24
    [10] 王福建,吴国雄,孙勇.三维实体模型在公路设计中的应用研究.浙江大学学报(工学版),2002,36(1),7~11
    [11] 潘兵宏,许金良,杨少伟,杨宏志.公路三维建模应用研究.西安公路交通大学学报,2001,21(1),49~51
    [12] 蒲浩,詹振炎,宋占峰.约束Delaunay三角化在路线设计中的应用及其生成算法研究.中国公路学报,2002,15(2),22~27
    [13] 谭慧,杜炜,王子清,柳惠忠,宛劲松.公路工程三维模型系统及其数模技术的应用,交通与计算机,1998,16(3),70~72
    [14] 适普公司,Http://www.supresoft.com.cn,2002
    [15] 兰钛克公司,Http://www.lantek.com.cn,2002
    [16] 黄淑琴.公路路线方案的多级综合模糊评价,中国公路学报,1997,16(3),37~44
    
    
    [17] 雒应,彭申凯,张碧琴.高等级公路路线方案模糊综合评选法,西安公路交通大学学报,2000,20(1),52~54
    [18] Federal Highway Administration, Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM), http://www.tfhrc.gov/safety/ihsdm, 2002
    [19] 杨少伟,许金良,杨宏志.考虑平、纵、横三方面关系的横向加速度变化率,中国公路学报,1999,12(4),12~16
    [20] 杨少伟,许金良,杨宏志,潘兵宏.横向加速度变化率在公路设计中控制和评价,西安公路交通大学学报,2001,21(1),46~48
    [21] 石飞荣,杨少伟.山区高速公路车辆下行最大纵坡及坡长限制分析,交通运输工程学报,2001,1(2),68~73
    [22] 熊光愣.先进仿真技术与仿真环境.北京:国防大学出版社,1997
    [23] 肖其虎.基于面向对象技术的实时飞行仿真系统设计.[硕士学位论文] .西安:西北工业大学,2001年
    [24] 吴旭光,王新民.计算机仿真技术与应用.西安:西北工业大学出版社,1998
    [25] 黄柯隶等.系统仿真技术.北京:国防科技大学出版社.1998
    [26] 李清波,谢珍.公路纵坡设计的理论分析,长沙交通学院学报,1998,14(3),40~46
    [27] 裴玉龙,刘广萍.路线方案比选的AHP法,东北公路,2001,24(4),19~21
    [28] 许金良.集成化公路CAD系统研究与开发.[博士学位论文] .西安:长安大学,2002
    [29] 阎小平,邱欣,索智,周兰玉.汽车冲击防撞护栏运动响应计算机仿真,沈阳建筑工程学院学报,2002,2,30~31
    [30] 刘志斌,周一鸣,冯联杰,熊卫民.汽车—护栏碰撞的仿真模型,中国农业大学学报,1996,1(4),112~118
    [31] 高振海.驾驶员最优预瞄加速度模型的研究.[博士学位论文] .沈阳:吉林大学,2001
    
    
    [32] 雷雨成.汽车系统动力学及仿真.北京:国防工业出版社,1997
    [33] C. J. J. Paredis, A. Diaz-Calderon, R. Sinha and P. K. Khosla .Composable Models for Simulation-Based Design. Engineering with Computers (2001) 17: 112-128
    [34] 范玉顺,曹军威.多代理系统理论、方法与应用.北京:清华大学出版社.2002
    [35] 蔡自兴,徐光祐.人工智能及其应用.北京:清华大学出版社.1996
    [36] 孙晋文.基于Agent的智能交通控制策略与可视化动态仿真研究.[博士学位论文].北京:中国农业大学,2001
    [37] 刘皓玮.行车指挥系统的Petri网建模与列车运行调整的遗传优化的研究.[博士学位论文].北京:铁道部科学研究院.2000
    [38] 呙涛.用Petri网对智能交通系统建模.[硕士学位论文].成都:西南师范大学.2001
    [39] 刘皓玮.行车指挥系统的Petri网建模与列车运行调整的遗传优化的研究.[博士学位论文].北京:铁道部科学研究院.2000
    [40] 刘贤喜.机械系统虚拟样机仿真软件的实用化.[博士学位论文].北京:中国农业大学,2001
    [41] 李斌.智能体结构IASC与面向智能体程序设计语言IAPL的研究及实现.[博士学位论文].南京:南京航空航天大学,2001
    [42] 刘秀罗.CGF建模相关技术及其在指挥控制建模中的应用研究.[博士学位论文].长沙:国防科学技术大学,2001
    [43] 刘海龙.动态环境下分布式智能系统的任务协作理论研究.[博士学位论文].杭州:浙江大学,2001
    [44] 李宏亮.基于Agent的复杂系统分布仿真.[博士学位论文].长沙:国防科学技术大学,2001
    [45] 屈小勇.基于WindowsNT下实时仿真支撑软件及教练员软件的开发.[硕士学位论文].武汉:武汉理工大学,2001
    [46] 柴毅.智能化汽车主动安全系统研究.[博士学位论文].重庆:重庆大学,2001
    [47] 叶阳东.智能混杂系统建模、分析理论及应用的研究.[博士学位论文].北京:铁道部科学研究院,2001
    
    
    [48]彭晓军.破障装甲车及虚拟环境的模型研究与仿真实现.[硕士学位论文].长沙:国防科学技术大学,2001
    [49]李军.软构件工程学习环境开发及应用.[硕士学位论文].大连:大连理工大学,2001
    [50]管树发.基于构件技术的软件重用方法研究与COM支持.[硕士学位论文].重庆:西南农业大学,2001
    [51]沈坚.基于中间件和软件总线结构的软件开发研究.[硕士学位论文].昆明:昆明理工大学,2002
    [52]罗斌.铁路线路三维选线设计中景观建模方法的研究.[硕士学位论文].成都:西南交通大学,2002
    [53]汪惠芬.协同开发环境中CAD/CAM集成技术研究.[博士学位论文].南京:南京理工大学,2001
    [54]许东平.实时动态交互视景仿真.[博士学位论文].武汉:武汉理工大学,2001
    [55]尹念东.汽车—驾驶员—环境闭环系统操纵稳定性虚拟试验技术的研究.[博士学位论文].北京:中国农业大学,2001
    [56]邵哲平.海上交通安全评价模型及仿真应用的研究.[博士学位论文].大连:大连海事大学,2001
    [57]陈永胜.高速公路安全设计基础理论及关键技术研究.[博士学位论文].北京:北京工业大学,2001
    [58]程建川.集成化道路几何设计CAD系统的研究与开发.[博士学位论文].南京:东南大学,2001
    [59]宋占峰.道路线路实时动态三维可视化设计理论和方法研究.[博士学位论文].长沙:中南大学,2003
    [60]王福建.现代公路线形设计原理与方法的研究及CAD开发.[博士学位论文].南京:东南大学,1996
    [61]翟海峰.混杂系统分析与控制设计研究.[博士学位论文].杭州:浙江大学,2001
    [62]王栩.Agent系统通讯理论及组织结构的研究.[博士学位论文].北京:中国科学院软件研究所,2000
    
    
    [63]尹勇.分布式航海仿真系统中视景实时生成算法的研究.[博士学位论文].大连:大连海事大学,2001
    [64]冯润明.基于高层体系结构(HLA)的系统建模与仿真研究.[博士学位论文].长沙:国防科学技术大学,2002
    [65]邓宏钟.基于多智能体的整体建模仿真方法及其应用研究.[博士学位论文].长沙:国防科学技术大学,2002
    [66]王树凤.汽车操纵稳定性虚拟试验系统的研究.[博士学位论文].北京:中国农业大学,2002
    [67]邵海鹏.公路仿真系统中驾驶员模型研究.[硕士学位论文].西安:长安大学,2003
    [68]杨宏志.集成化公路CAD系统工程数据库的开发与研究.[硕士学位论文].西安:西安公路交通大学,2000
    [69]李伟.“公路路线—汽车运行响应模型”的研究.[硕士学位论文].西安:长安大学,2002
    [70]耿素云,屈婉玲,王捍贫.离散数学教程.北京:北京大学出版社,2002
    [71]蒋昌俊.Petri网的行为理论及其应用.北京:高等教育出版社,2003
    [72]林闯.随机Petri网和系统性能评价.北京:清华大学出版社,2000
    [73]蒋祖华,严隽琪,金烨.产品模型和设计过程的演化与融合,高科技通讯,2001,11,56~60
    [74]林晖,贾海波,张优云.设计过程框架中的行为与功能映射模型的研究,计算机辅助设计与图形学学报,2002,14(2),130~135
    [75]姜华,王涛,操晴,熊光楞.设计历史的建模方法,机械科学与技术,2000,19(2),197~200
    [76]刘晓平,金文华,周晓云等.工程CAD中面向设计过程的对象分类研究,计算机辅助设计与图形学学报,1999,11(6),508~511
    [77]李健,邓家偍.基于功能的产品设计过程研究,计算机集成制造系统—CIMS,2002,8(4),289~293
    [78]赵克,李卫东,叶尚辉.一个设计过程模型的研究,西安电子科技大学学报,1998,25(1),85~89
    
    
    [79]王克明,熊光楞,谢金崇,范文慧.基于产品特征信息重用的设计仿真协同技术研究,计算机工程与应用,2002,14,1~3
    [80]徐晓刚,刘伟,陈亚华,韦云龙.基于信息依赖的设计过程仿真方法,重庆大学学报,2001,24(4),8~11
    [81]孙建伶.工程数据库管理系统对设计过程的支持,计算机辅助设计与图形学学报,1995,7(3),207~212
    [82]邓家偍.产品设计的基本理论与技术,中国机械工程,2000,11(2),139~143
    [83]杨运萍,周儒荣,叶尚辉.基于约束描述的设计过程模型研究,南京航空航天大学学报,1996,28(4),529~533
    [84]高飞,叶尚辉.基于特征的设计过程模型,计算机辅助设计与图形学学报,1995,7(1),69~74
    [85]孙知信.基于变动的设计过程模型研究,南京邮电学院学报(自然科学版),2000,20(2),65~68
    [86]程长东,文传源.一类混合系统仿真时钟无误差同步方法与性能评价,计算机工程与科学,1999,21(3),24~27
    [87]王小捷,文传源.一类混合动态系统的仿真方法,系统仿真学报,1997,9(3),51~55
    [88]胡峰,孙国基,卫军胡.动态系统计算机仿真技术综述(Ⅰ)—仿真模型,计算机仿真,2000,17(1),1~11
    [89]钟登华,胡程顺.复杂工程系统可视化仿真建模方法与应用,系统仿真学报,2002,14(7),839~843
    [90]吴胜昔,袁枫华,徐心和.轧制过程动态仿真数据库系统的设计与实现,系统仿真学报,2001,13(6),823~826
    [91]陈丽君,吴芳美.城市道路交通仿真系统混合Petri网建模,同济大学学报,2002,30(12),1478~1482
    [92]叶阳东,贾利民.基于对象Petri网的列车运行模型及仿真,系统仿真学报,2002,14(2),132~139
    
    
    [93]潘秋菱,刘宗田,张立群,刘海杜.Petri网在软件过程建模及过程实施中的应用,小型微型计算机系统,2002,23(5),569~573
    [94]郭祥文,刘惟一,张忠玉,张燕峰.基于Petri网的虚拟科研建立过程模型,云南大学学报(自然科学版),2002,24(4),266~268
    [95]吴亚丽,曾建潮,孙国基.基于广义微分Petri网的混合系统仿真方法,系统仿真学报,2003,15(2),164~166
    [96]刘钢,朱爱斌,丘大谋,谢友柏.基于性能驱动的设计过程Petri网建模,机床与液压,2002,5,8~10
    [97]陈晓波,熊光楞,柴旭东.仿真在复杂产品设计中的应用及面临的挑战,系统仿真学报,2002,14(8),1034~1039
    [98]郭斌,熊光楞,陈晓波.支持复杂产品设计的协同仿真平台研究,机械与电子,2002,4,26~29
    [99]熊光楞,陈晓波,郭斌.复杂产品设计的仿真现状与发展趋势,计算机集成制造系统—CIMS,2002,8(9),673~677
    [100]吕丽华,宋执环,李平等.基于Multi—Agent的面向过程混杂系统的集成技术,系统工程理论与实践,2001,9,62~66
    [101]蒋熙,杨肇夏,苗建瑞等.基于柔性集成框架的分布式铁路运输仿真体系结构研究,铁道学报,2002,24(3),9~13
    [102]陆薇,孙家广.CAD支撑系统构件—软总线模型,计算机辅助设计与图形学学报,2001,13(1),1~7
    [103]李皓,康凤举,潘永军.水下航行器仿真软件包设计,系统仿真学报,2002,14(8),1003~1009
    [104]冯惠军,冯允城.仿真建模与形式化,系统工程理论与实践,1995,6,22~28
    [105]沈祖炎,孙飞飞,顾祥林,陈以一.土木工程与计算机仿真,计算机仿真,1998,15(1),38~41
    [106]屠仁寿,李伯虎,王正中.当前仿真方法学发展中的若干问题,系统仿真学报,1998,10(1),8~13
    
    
    [107]张江平,吕俊芳.面向对象仿真建模的研究,航空计测技术,2001,21(6),11~16
    [108]王维平,赵雯,朱一凡,华雪倩.面向对象的仿真方法综述,国防科技大学学报,1999,21(1),37~40
    [109]韦有双,王飞,冯允成.虚拟现实与系统仿真,计算机仿真,1999,16(2),63~66
    [110]王维平,朱一凡,王维,党晓玲.多媒体仿真建模方法和仿真策略,系统仿真学报,1995,7(4),11~16
    [111]李鹏波,张金槐.仿真可信性的研究综述,计算机仿真,2000,17(4),12~14
    [112]刘丽,贾荣珍,王行仁,詹文军.建模与仿真、VVAA、T&E三者的关系,系统仿真学报,2000,12(3),91~94
    [113]曹卫东.从系统仿真谈仿真模型的生成,中国民航学院学报,1997,15(4),34~37
    [114]车敦仁,周立柱,王令赤.面向对象数据库系统的体系结构,软件学报,1995,6(10),599~606
    [115]黄荔.基于客户/中间服务器/数据库服务器的三层结构,兵工自动化,200,4,15~17
    [116]宋晓梁,刘东生,许满武.中间件及其在三层客户机/服务器模型中的应用,计算机应用,1999,19(7),35~38
    [117]林建,秦浦雄.面向对象数据库原理在工程CAD中的应用,计算机辅助工程,2001,2,34~39
    [118]王建华.对象—关系超媒体数据模型的研究与应用,系统工程与电子技术,2000,22(8),90~94
    [119]苟仕蓉.用对象—关系数据模型进行多媒体建模,四川师范大学学报(自然科学版),2002,25(5),535~539

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700